L’Archimedes fu una goletta britannica, dotata di sistemi di propulsione mista, cioè a vela e/o a vapore, nota per essere stata la primaL'enfasi qui è sulla nave. Prima dellArchimedes ci furono una serie di navi a elica di successo, come la Francis Smith di Smith, la Francis B. Ogden e la Robert F. Stockton di Ericsson. Tuttavia, queste erano imbarcazioni progettate per il servizio sulle vie navigabili interne, a differenza delle navi, costruite per il servizio di navigazione marittima. a essere mossa da un'elica a vite."Il tipo di elica a vite che ora aziona la maggior parte delle imbarcazioni e delle navi è stato brevettato nel 1836, prima dall'ingegnere britannico Francis Pettit Smith, poi dall'ingegnere svedese John Ericsson. Smith ha utilizzato il progetto della prima nave a vapore azionata a vite, l'Archimedes, varato nel 1839."—....

Consegnata nel 1839, lArchimedes ebbe una grande influenza sullo sviluppo delle navi, incoraggiando l'adozione della propulsione a elica da parte della Royal Navy, oltre a quella esercitata sui vascelli commerciali. Fu anche fonte d’ispirazione diretta per la progettazione di un altro vascello innovativo, il Great Britain di Isambard Kingdom Brunel, a quel tempo il più grande del mondo, prima nave a vapore propulsa a elica ad attraversare l'Oceano Atlantico.

Antefatto Il principio di muovere l'acqua con l'uso di una vite è noto fin dall'invenzione della vite di Archimede, chiamata così dal nome del suo inventore, Archimede di Siracusa che visse nel III secolo a.C. Fu solo nel XVIII secolo, con l'invenzione del motore a vapore, che fu disponibile un mezzo pratico per fornire una potenza efficace a un sistema di propulsione ad elica, ma i primi tentativi di costruire una tale nave andarono incontro al fallimento..

Nel 1807 debuttò il primo vascello a vapore del mondo ad avere successo commerciale, il North River Steamboat di Robert Fulton. Poiché questa nave era spinta da ruote a pale piuttosto che da un'elica, l'uso di ruote a pale divenne dunque lo standard de facto per la propulsione a vapore. La sperimentazione con la propulsione ad elica continua in alcuni ambiti e tra il 1750 e il 1830 numerosi brevetti per eliche marine furono depositati da vari inventori,. anche se poche di queste invenzioni superarono la fase di prova, rivelandosi insoddisfacenti per un motivo o per un altro..

Ericsson e Smith Nel 1835, due inventori in Gran Bretagna, John Ericsson e Francis Pettit Smith, iniziarono a lavorare separatamente sul problema. Smith, un agricoltore che fu affascinato dalla propulsione ad elica, fu il primo a depositare un brevetto per la propulsione ad elica il 31 maggio, mentre Ericsson, un ingegnere svedese che lavorava in Gran Bretagna, registrò il suo brevetto sei settimane dopo..

Smith rapidamente costruì un piccolo modello di imbarcazione per sperimentare la sua invenzione; ne diede una prima dimostrazione su un laghetto presso la sua fattoria negli Hendon e successivamente alla Royal Adelaide Gallery of Practical Science di Londra, a cui assistette il Segretario della Marina, Sir William Barrow. Dopo essersi assicurato il patrocinio di un banchiere londinese di nome Wright, Smith costruì una barca chiamata Francis Smith lunga 9 metri, pesante 6 tonnellate e con 6 cavalli di potenza, dotata di un'elica di legno a spirale (ottenuta ruotando la singola pala due volte lungo l'asse) da lui progettata e costruita, e collaudata sul canale di Paddington dal novembre 1836 al settembre 1837. Nel febbraio 1837, durante un viaggio di prova, l'elica venne danneggiata; riparata e modificata, essa venne ridotta ad un solo giro sull'asse: nuovi collaudi dimostrarono che la barca raddoppiava la propria velocità, portandola da 4 a 8 miglia orarie. Sulla base di questo fortuito incidente Smith depositò successivamente un brevetto rivisto in conformità con questa scoperta accidentale.

Nel frattempo, Ericsson stava conducendo i suoi esperimenti. Nel 1837 costruì un vaporetto a propulsione ad elica da 45 metri chiamato Francis B. Ogden in onore del suo patrono, il console americano a Liverpool. Nell'estate del 1837, Ericsson presentò e collaudò la sua barca sul fiume Tamigi dinnanzi ai membri più anziani dell'ammiragliato britannico, incluso il Surveyor of the Navy, Sir William Symonds. Nonostante la barca raggiungesse una velocità di 10 miglia all'ora, paragonabile a quella dei piroscafi esistenti, Symonds e il suo seguito non ne rimasero impressionati. L'Ammiragliato sostenne che la propulsione a vite sarebbe stata inefficace nel servizio oceanico, mentre lo stesso Symonds riteneva che le navi a propulsione non potessero essere governate in modo efficiente.Nel caso del Francis B. Ogden, Symonds aveva ragione, poiché Ericsson aveva commesso l'errore di posizionare il timone davanti alle eliche, rendendolo inefficace. Symonds credeva che Ericsson provasse a mascherare il problema trainando una chiatta durante le prove. A seguito di questo rifiuto, Ericsson costruì una seconda barca a vela, la Robert F. Stockton, e la fece navigare nel 1839 negli Stati Uniti, dove presto avrebbe guadagnato fama come progettista della prima nave da guerra a propulsione navale americana, la USS Princeton..

Apparentemente consapevole della visione della marina che le eliche a vite si sarebbero dimostrate inadeguate per il servizio di navigazione marittima, Smith decise di dimostrare che questa ipotesi era sbagliata. Nel settembre del 1837 portò il suo piccolo vascello a vapore in mare (ora dotato di elica di ferro da un solo principio), navigando da Blackwall, Londra a Hythe, Kent, con fermate a Ramsgate, Dover e Folkestone. Sulla via di ritorno per Londra il 25, l'imbarcazione di Smith venne osservata mentre avanzava in mari tempestosi da ufficiali della Royal Navy. L'interesse dell'ammiraglio per la tecnologia fu rianimato e Smith fu incoraggiato a costruire una nave a piena grandezza per dimostrare in modo più convincente l'efficacia della tecnologia.. Per racimolare il capitale necessario, Smith riunì un buon numero di investitori, tra cui il banchiere Wright e la società di ingegneria di J. and G. Rennie, che insieme formarono una nuova società chiamata Ship Propeller Company. La nave creata dall'azienda fu inizialmente nominata Propeller, ma il nome definitivo fu Archimedes, in nome dell'inventore greco del III secolo.

Disegno e costruzione Archimedes fu costruita nel 1838 da Henry Wimshurst a Londra. Secondo lo stesso F. P. Smith, la nave era costruita in legno di quercia inglese,. ma una successiva entrata nel registro di Lloyd indica che alcune parti della chiglia erano almeno di abete baltico. La nave era lunga ,. larga e pesava 237 tonnellate. Costruita secondo uno schema a forma di goletta, con linee di scafo classiche e un esile imbuto di raccolta e alberi, fu considerata dai contemporanei come una bella nave.

Meccanismo Smith inizialmente ebbe alcune difficoltà a procurarsi motori adatti per la nave, poiché la propulsione a vite presentava alcune sfide tecniche sconosciute. Alla fine, la principale società di ingegneria di J. and G. Rennie accettarono di progettare e fornire i motori, gli stessi Rennie furono persuasi a prendere un interesse finanziario per la nave e la sua tecnologia..

I due motori gemelli forniti da Rennies avevano due cilindri da 37 pollici con una corsa di tre piedi, con una potenza combinata nominale di circa 80 cavalli e una potenza effettiva di circa 60 cavalli. I motori funzionavano a 26 giri al minuto che, attraverso gli ingranaggi, guidavano l'albero dell'elica a circa 140 giri al minuto.. Le caldaie funzionavano a una pressione di 6 psi. I motori furono installati all'inizio del 1839, in seguito la nave venne varata nell'ottobre del 1838.

L'ingranaggio ha fornito alcuni problemi tecnici aggiuntivi. Smith guidava i motori sull'elica tramite ruote dentate e pignoni, il più grande dei quali era dentato e fatto di carpine (un legno bianco usato tradizionalmente per ingranaggi nei mulini a vento).. Il sistema di ingranaggi si è dimostrato molto rumoroso e la poppa della nave era sottoposta a notevoli vibrazioni durante il funzionamento. Smith pianificò di ridurre il rumore con l'uso di ingranaggi a spirale, ma non è chiaro se questa modifica sia mai stata effettuata.

L'elica stessa era di lamiera di ferro, 5 piedi e 9 pollici di diametro e circa 5 piedi di lunghezza, e consisteva di una vite a 360 °, singolo filetto e di un singolo giro in conformità con il brevetto revisionato del 1836 di Smith. In seguito all'entrata in servizio della nave, l'elica subì una serie di modifiche, la più importante delle quali è stata l'alterazione della forma passando al doppio filetto / mezzo giro e alla divisione della vite originale a 360° in due lame separate. L'elica aveva l'insolita caratteristica di essere completamente retrattile per ridurre la resistenza quando la nave era a vela, questa manovra richiedeva circa 15 minuti.

Storia di servizio

Archimedes iniziò il suo viaggio inaugurale il 2 maggio 1839 da Londra a Sheerness, vicino alla foce del Tamigi.. Il 15, ha iniziato il suo primo viaggio per mare, da Gravesend a Portsmouth, che è stato completato alla velocità inaspettatamente alta di 10 nodi. A Portsmouth, Archimedes è stata sperimentata con successo contro una delle navi più veloci del servizio dell'Ammiragliato, HMRC Vulcan, alla presenza di alcuni alti ufficiali della marina, che furono impressionati dalla performance di Archimedes.

Guasti e riprogettazione dell'elica Dopo questo primo successo, Archimedes salpò in un viaggio di ritorno per Londra, ma mentre era in navigazione, la caldaia della nave, che mancava di un manometro o di una valvola di sicurezza, esplose, uccidendo il secondo ingegnere e ustionò molti altri. La nave fu quindi rimessa per cinque mesi per le riparazioni nel cantiere navale di Wimshurst.

Riprendendo il servizio, Smith ricevette un invito, che accettò, dal governo olandese a portare la nave nei Paesi Bassi per una dimostrazione. Nel viaggio verso Texel, tuttavia, Archimedes ruppe l'albero motore e fu costretta a tornare in Inghilterra per ulteriori riparazioni, che in quell'occasione furono effettuate dalla ditta Miller, Ravenhill & Co. Fu durante questa riparazione che l'originale spirale intera, l'elica a un giro singolo, a singolo filetto è stata sostituita da un'elica a due giri e mezzo con due lame distinte. La nuova elica aveva il vantaggio di ridurre notevolmente la vibrazione della nave a poppa..

Prove in mare a Dover A seguito di queste riparazioni, l'Ammiragliato britannico si organizzò con Smith per intraprendere una nuova serie di prove a Dover. Il capitano di vascello Edward Chappell, RN, fu nominato dall'Ammiragliato a sovrintendere alle prove e a redigerne un rapporto. Da aprile a maggio del 1840, lArchimedes fu messa alla prova contro le navi della marina più veloci adibite al trasporto di posta nella tratta Dover-Calais, i vaporetti Ariel, Beaver, Swallow e Widgeon.